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《郑州大学》 2010年
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超导材料性质和半导体表面重构及表面合金性质

李冲  
【摘要】: 论文的第一部分采用基于密度范函理论(DFT)的第一性原理计算,研究了反钙钛矿结构的Ni基含N低温超导体ZnNNi3的晶格常数,体变模量,立方晶体弹性常量(C11,C12,C44),有效电荷及电子结构;同时研究了同电荷同结构的MgNNi3和CdNNi3材料以和ZnNNi3作对比。结果表明三个化合物的晶格常数有如下关系:a(ZnNNi3)a(MgNNi3)a(CdNNi3),恰好与体变模量的关系相反B(ZnNNi3)B(MgNNi3)B(CdNNi3),并且四面体剪切模量G′的关系和体变模量的关系一致。近邻的Ni原子和N原子倾向于形成共价键,然而M/Ni(M=Zn,Mg或Cd)喜欢形成离子键。电子结构性质,Ni的3d态与Ni的3d和N的2p态的杂化对费米能级处的态密度(N(EF))贡献最大。尽管M对费米能级处的态密度(N(EF))贡献不大,但其可能导致费米能级处的能带产生移动,并因此可能决定了ZnNNi3在TC≈3 K时超导。 第二部分采用第一性原理计算重点研究了半导体Cu20(111)氧截断表面不同空位缺陷对表面形态的影响。结果表明铜(CuCUS)和氧(OCUS)空位均激发表面较大的弛豫,并且形成两类不同的凸起小面。模拟的STM图像和实验上的STM图像一致。铜或氧空隙的两个表面都呈现大约(-1.0μB)的磁矩。空位形成能的计算结果表明这两个缺陷表面都比理想的O-terminated (1×1)表面稳定,该结果和运用ab initio的原子热力学方法得到的结果一致。 第三部分研究半导体Si(111)-(?)×(?)-Pb表面在较低覆盖度(θ)下(θ≤2/3)吸附贵金属Au原子而发生结构相变,形成(3×3)的PbAu表面合金。同时研究了吸附Ag和Cu原子时的吸附特点以和Au作比较。结果表明虽然Au和Cu原子的覆盖度都在θ=1/3时体系最稳定,但3个Au原子在Pb三角形平面内团簇,形成Au:Pb=1:1合金,体系呈半导体性质,带隙最大;而Cu原子因原子半径较小而嵌入到衬底Si中,不会形成表面合金;Ag原子的覆盖度θ4/9时体系最稳定,对应的4个Ag原子在Pb三角形平面内形成四面体结构的团簇。
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TM26;TN304.01

【共引文献】
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